JP2018200888A - 電気コネクタのコンポーネントであるプラグまたはソケット、および電気コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】取扱いが容易で小型のプラグ、ソケット、コネクタを提供する。【解決手段】電気コネクタのコンポーネントであり、該コンポーネントは互いに絶縁される導電性信号エレメント１２の領域と、互いに電気的に相互接続される導電性シールドエレメント１０の領域とを含む。各信号エレメント１２に対し、信号エレメントから１６０度を超える角度αに亘る円弧上に、少なくとも１つのシールドエレメント１０が配置され、該シールドエレメント１０は信号エレメント１２の領域内の他の信号エレメントよりも該信号エレメント１２に近く配置される。各シールドエレメント１０は該信号エレメント１２から１６０度未満の角度βの範囲を占める。シールドエレメント１０の数は信号エレメント１２の数の３倍以下であるコンポーネントである。【選択図】図１

Description

本発明は、プラグまたはソケットなどの電気コネクタのコンポーネントに関する。また、本発明は電気コネクタに関する。

電気信号の送信を行う際には、ある特定のケーブルによって伝送される信号が、例えば他のケーブルによって伝送される信号などの外部信号と干渉するのを避けるために、多くの場合、シールドケーブルが採用されている。特に、高周波信号の伝送によく使われるシールドケーブルは、同軸ケーブルである。同軸ケーブルは、筒状のシース（sheath）によって囲まれ、遮蔽されている内部導体を使って電気信号を伝導する。通常、シールドは接地電位に保たれている。このような同軸構造の場合、電場および磁場は、内部導体とシールドとの間の空間内に限定されており、シールド外部への漏洩は殆どない。一方で、ケーブル外部の電場および磁場は、ケーブル内部の信号と干渉しないようになっている。

同軸ケーブルを接続する接続部でも漏洩や干渉が起こらないようにするために、同軸コネクタが使われることが多い。典型的な同軸コネクタは、中空筒状プラグを有し、接続時に、コネクタの中空筒状ソケットに中空筒状プラグが重なることで、コネクタの内部導体を遮蔽する。このような同軸コネクタは、製造コストが高く、接続が難しいため接続回数が多い場合には向かない点が問題となり得る。後者は特に、頻繁に交換される交換コンポーネントを有し、その交換コンポーネントが装置に同軸コネクタで接続される装置の場合に問題となる。例えば、多くの医用撮像装置は、交換可能な撮像ヘッドを選択して取り付けるようになっており、これらの撮像ヘッドは、同軸ケーブルおよび同軸コネクタを介して、表示部またはアプリケーション部へ接続される。撮像ヘッドを頻繁に交換するために、この同軸コネクタが機能しなくなることも多い。更に、従来の同軸コネクタは、比較的大きい空間を要するという問題点があり、それによって、製造コストが大きくなり、取扱いが煩雑になり、小型化が妨げられている。

従来技術において、同軸コネクタのシールドを複数のピンとスリーブで置き換えることが考えられてきた。例えば、ＤＥ１０１６４７９９Ｂ４は、携帯電話に使用される電気コネクタを開示し、このコネクタのプラグには、９つのバネ付ピンが、一列に３ピンずつ３列に配置されている。各プラグ内において、中央のピンが信号を送信し、周辺の８つのピンがシールドの役割を果たす。同様に、ＤＥ１９９４５１７６Ｂ４では、バネにより付勢された接点が配置されており、信号伝送接点が中央に配置され、その周りに４つのグランド接点が配置されている。

ＫＲ１００２７５５１２Ｂ１は電気コネクタを開示しており、その第１部分には信号ピンとグランドピンが交互に配置されている。第２部分には、差動電気信号を送信するために４つの信号ピンで１群をなす信号ピンの群が正方形上に配置されており、各群はグランドピンの列によって分離されるべく、各信号ピン群は８または１２のグランドピンに囲まれている。このコネクタの横側面には、遮蔽用の接地プレートが配されている。ＫＲ１００２７５５１２Ｂ１は、ＡＴＭスイッチ内で、マザーボードとドーターボードとをバックプレーン接続によって接続することを示唆している。一般に、バックプレーン接続は、多くの着脱回数に耐える必要はない。むしろ、バックプレーンが取り付けられる装置を組み立てるときに接続され、その後は、装置に不良コンポーネントがあって交換が必要となる場合以外には、通常取り外されることはない。また、バックプレーン接続は、装置の外側へ露出することは通常なく、能動電気・電子コンポーネント（active electrical and electronical components）のような装置内部のコンポーネントと共に、装置の内側に隠されている。更に言えば、バックプレーン接続はケーブル-ケーブル接続ではなく、バックプレーンコネクタは、一般にケーブル-ケーブル接続には不向きである。

本発明は、プラグやソケットのような電気コネクタ用の改良されたコンポーネントを提供することを、その目的の一つとする。また、本発明は、改良された電気コネクタを提供することも、その目的の一つとする。特に、本発明は、従来のプラグ、ソケット、コネクタの問題点を解消するプラグ、ソケット、コネクタを提供するものである。

請求項１に記載の電気コネクタ用コンポーネントによって、課題が解決される。コンポーネントは、導電性の信号エレメント領域と、同じく導電性のシールドエレメント領域とを有する。本発明の文脈において、エレメント領域は複数のエレメントを有する。典型的には、エレメントは共通の面に配置されるが、必ずしも平坦な面ではなくてもよい。また、その面を接続面と呼ぶ。

信号エレメントを互いに電気的に絶縁することにより、各信号エレメントが別の信号を伝送できるようになる。特に、信号エレメントによって、あるコンポーネントへ信号を伝送したり、あるいは信号をあるコンポーネントから、そのコンポーネントに電気コネクタによって接続された別のコンポーネント（カウンターコンポーネント）の対応するエレメントへと伝送することができる。このために、信号エレメントはカウンターコンポーネントの対応エレメントへ接続される。カウンターコンポーネントは本コンポーネントとは別体であるのが好適な例であるが、本発明の一態様は、カウンターコンポーネントが本コンポーネントの一部である場合や、カウンターコンポーネントが本コンポーネントと同一物である場合も含む。信号エレメントは、好ましくは、カウンターコンポーネントの対応するエレメントと各々電気的に接続する電気コンタクトである。更に、本発明の一態様は、１以上の信号エレメントが、カウンターコンポーネントの対応するエレメントと直接電気的な接続をせずに信号を伝送する場合も含む。このような態様は、例えば、ある程度高い周波数の信号は、狭い空隙やその他の非導電間隙を通して伝送できることを利用したものである。

シールドエレメントは、信号エレメントから伝送された信号を遮蔽する。同軸コネクタとは異なり、このシールドエレメントは、各信号エレメントに対して、その信号を遮蔽するシールドエレメントが信号エレメントからみて１６０度未満の角度の範囲のみを占める。また、少なくとも一つのシールドエレメントが信号エレメントを中心とした中心角１６０度以上の円弧上に配置される。そして、そのシールドエレメントはある信号エレメントに対して、当該信号エレメントとは異なる他の信号エレメントより近くに配置される。言い換えると、各信号エレメントに対して、従来は１つの同軸シールドエレメントを配していたが、ここではそれに代えて、信号エレメントを取り囲むように複数のシールドエレメントを分散して配置し、各シールドエレメントは他の信号エレメントのどれよりもその信号エレメントに近くなるように配置される。これらのシールドエレメントは電気的に相互接続され、効率的な遮蔽を行うのに必要な程度に、同電位となっている。１つの同軸シールドエレメントを複数のシールドエレメントに置き換えることで、構造が単純になり、コネクタエレメントおよびコネクタ全体の製造コストを下げることができる。また、コネクタの構造を、接続しやすく、着脱回数が多くても耐えられるようなものにすることもできる。

シールドエレメント間の相互接続は、直接的な接続であるのが望ましいが、直接的に接続されなくてもよい。電線管（electrical conduit、例えば、ケーブルや回路基板の配線）で、対応するシールドエレメントを互いに直接接続すると、直接的な相互接続となる。これに対し、シールドエレメントを、コンポーネントの１以上の他の部分を介して相互接続すると、間接的な相互接続となる。例えば、シールドエレメントの一部或いは全部が、コンポーネントのハウジングを介して相互接続されてもよいし、また、それ自体が直接的或いは間接的に相互接続されているカウンターコンポーネントの対応するエレメントを介して、相互接続されても良い。

１以上のシールドエレメントがカウンターコンポーネントの対応するエレメントと電気的に接続されているのが好ましいが、必ずしもそうでなくてもよい。ある実施態様において、シールドエレメントはカウンターコンポーネントの対応するエレメントと電気的に接続する。シールドエレメントをカウンターコンポーネントの対応するエレメントに接続することで、シールドエレメントをグランド電位とする（接地する）ことができる（そして、実施態様によっては、他のシールドエレメントをこのシールドエレメントに直接的に或いは間接的に接続する）。信号エレメントの好ましくは１つ以上、より好ましくは全ての信号エレメントについて、信号エレメント領域中の他の信号エレメントよりもその信号エレメントに近い位置に、それぞれがカウンターコンポーネントの対応するエレメントに電気的に接続される少なくとも１つのシールドエレメントが配置される。

とりわけ、本発明のある態様では、異なる信号を伝達する信号エレメント間であっても、相当数のシールドエレメントをそれらの信号エレメント間で共有できる、という知見を基にしている。特に、シールドエレメントの数が信号エレメントの数の３倍以下であっても、有効な遮蔽が可能であることが分かってきた。このようにシールドの電気接点による共有を進めることによって、導電性エレメントの総数を減らすことができる。その結果、コネクタをより小さくすることができる。更に、本発明によれば、構造が単純になり、コネクタエレメントおよびコネクタ全体の製造コストを下げることができる。

本発明の実施の形態の一例に係るプラグ内のピン、または本発明の実施の形態の一例に係るソケット内のソケットの全体的な配置を示す図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態の一例に係るプラグを、プリント回路基板へ接続される信号送信ピンの端部の方向から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すプラグのＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）および（ｂ）に示すプラグの透視図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態の別の例に係るプラグを、プリント回路基板へ接続される信号送信ピンの端部の方向から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すプラグのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示すプラグの透視図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態の一例に係るソケットを、プリント回路基板へ接続される信号送信コンタクトスリーブの端部の方向から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すソケットのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示すソケットの透視図である。

好ましい信号エレメントは、コンポーネントの接続方向へ一定程度の長さの延出部を有している。同方向へ伸びるシールドエレメントの延出部の、対応する信号エレメントが配される電気コネクタのコンポーネントの接続方向の長さは、対応する任意の信号エレメントの延出部の長さの少なくとも２５％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７５％以上、更に好ましくは１００％以上である。これにより、各信号エレメントはシールドエレメントによって十分に遮蔽される。ある１つの信号エレメントについて、当該１つの信号エレメントに最も近い他の信号エレメントとの間の距離よりも、当該１つの信号エレメントとシールドエレメントとの間の距離が近いようなシールドエレメントの全てを、当該信号エレメントに対応するシールドエレメントとする。

いくつかの或いは全ての信号エレメントまたはそれらに対応するエレメントはピンであってもよく、好ましくは電気コネクタに一般的に使用される筒状ピンである。いくつかの或いは全ての信号エレメント、それらに対応するエレメント、シールドエレメント、またはそれらにエレメントは、バネ付ピンでもよい。バネ付ピンは、例えばＤＥ１９９４５１７６Ｂ４に開示されている。いくつかの或いは全ての信号エレメント、それらに対応するエレメント、シールドエレメント、またはそれらに対応するエレメントは、例えばＤＥ１９９４５１７６Ｂ４に開示されるバネ付ピンと相互に接続されるフラットコンタクトパッドでもよい。いくつかの或いは全ての信号エレメント、それらに対応するエレメント、シールドエレメント、またはそれらに対応するエレメントは、例えばODU GmbH & Co KG社からSTAMPTAC（登録商標）という商品名で提供されているようなシートメタルを打ち抜いて作成したコンタクトでもよい。いくつかの或いは全ての信号エレメント、それらに対応するエレメント、シールドエレメント、またはそれらに対応するエレメントは、コンタクトスリーブ、好ましくは筒状のコンタクトスリーブであってもよい。コンタクトスリーブは、コンタクトエレメントとして、１以上のワイヤスプリングを有していてもよい。ワイヤスプリングは、例えば、ＤＥ４２２７００７Ａ１に開示されているもの、或いはODU GmbH & Co KG社からSPRINGTAC（登録商標）という商品名で提供されているものである。ワイヤスプリングは、ピンなどの対応するコンタクトエレメントと弾性的に接触し、電気的な接続を確立する。コンタクトスリーブは、コンタクトエレメントとして、ラメラバスケット（lamella basket）を有していてもよい。ラメラバスケットはＤＥ８７１６２０４ＵまたはＥＰ２２０９１６７Ｂ１に開示されているもの、或いはODU GmbH & Co KG社からLAMTAC（登録商標）という商品名で提供されているものである。ラメラバスケットを有するコンタクトスリーブでは、ラメラバスケットの１以上のラメラがピンなどの対応するコンタクトエレメントと弾性的に接触し、電気的な接続を確立する。コンタクトスリーブは、例えばODU GmbH & Co KG社からTURNTAC（登録商標）という商品名で提供される差込みスリーブであってもよい。これによると、スロット間のスリーブの部分が、ピンなど対応するコンタクトエレメントに弾性的に接触し、電気的な接続を確立する。典型的には、いくつかの或いは全てのピンまたはスリーブは互いに並行に伸びている。

コンポーネントは、好ましくは電気コネクタ用のプラグまたはソケットである。本発明の実施態様の文脈において、プラグは電気コネクタのコンポーネントであり、電気コネクタのソケットに接続され、１以上の信号を伝送する。しかしながら、本発明の一態様のコンポーネントは、電気コネクタのプラグおよびソケットを両方有するものであっても良い。すなわち、コンポーネント自身が、カウンターコンポーネントでもあってもよい。ある実施の形態によれば、信号エレメントはプラグに配され、シールドエレメントはソケットに配されるか、その反対にシールドエレメントがプラグに配され、信号エレメントはソケットに配される。また別の実施の形態によれば、１以上の信号エレメントはプラグに配され、残りの信号エレメントはソケットに配される。代わりにあるいは追加的に、シールドエレメント領域の１以上のシールドエレメントはプラグに配され、残りのシールドエレメントはソケットに配される。好ましくは、シールドエレメントは、各々、電気コネクタのプラグの一部かソケットの一部のいずれかを構成する。しかし、本発明のある実施の形態においては、あるシールドエレメントの一部分は電気コネクタのプラグを構成し、別の部分は電気コネクタのソケットを構成するものであってもよい。例えば、２つの部分を結合すると、延出部は、対応する信号エレメントが配される電気コネクタのコンポーネントの接続方向に、その対応する全信号エレメントの各々の延出部の長さに対して、少なくとも２５％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７５％以上、更に好ましくは１００％以上、の長さを有する。

好ましくは、コンポーネントにおいて、シールドエレメントの数は信号エレメントの数の３倍未満である。より好ましくは、シールドエレメントの数は信号エレメントの数の２．５倍以下、更に好ましくは２倍以下である。本発明の特に好ましい実施の形態においては、コンポーネントにおいて、シールドエレメントの数は信号エレメントの数の２倍未満である。しかし、シールドエレメントの数は信号エレメントの数より多いのが好ましい。これにより、信号エレメントを良好に遮蔽できる。

好適なコンポーネントの例ではシールドエレメントのみからなる列、好ましくは、直線状の列と、信号エレメントのみからなる列、好ましくは、直線状の列と、を交互に有する。シールドエレメントの列数の方が、信号エレメントの列数より、１列多いのが好ましい。例えば、４列のシールドエレメントが、３列の信号エレメントによって区切られているのがよい。１列に配されるシールドエレメントの数は、隣接する１列に配される信号エレメントの数より１個多いのが好ましい。信号エレメントの列はどの列にも同数のエレメントが配されるのが好ましい。同様に、シールドエレメントもどの列にも同数のエレメントが配されるのが好ましい。例えば、シールドエレメントの列は１列当り５個のシールドエレメントを有し、信号エレメントの列は１列当り４個の信号エレメントを有する。

好ましくは、各信号エレメントに対して、３個以上、より好ましくは４個以上のシールドエレメントが、信号エレメント領域内の他の信号エレメントよりも当該信号エレメントに近く配される。１つの信号エレメント当りのシールドエレメントが多数あると、特に良好な遮蔽が可能となる。

本発明の好ましい実施の形態によれば、各信号エレメントに対して、その信号エレメントを中心として、１２０度、好ましくは１００度、更に好ましくは９０度を超える中心角を有する円弧上に、少なくとも１つのシールドエレメントを、信号エレメント領域内の他の信号エレメントよりも当該信号エレメントに近くなるように配する。シールドエレメントは、対応する信号エレメントの周りに、信号エレメントから等距離に分散して配置するのが好ましい。シールドエレメント同士は、充分に離して分散配置する。これにより、より良い遮蔽が得られる。

好ましくは、各信号エレメントに対して、信号エレメント領域内の他の信号エレメントよりも当該信号エレメントの近くに位置するシールドエレメントは、各々、当該信号エレメントからみて１００度未満、好ましくは６０度未満、より好ましくは３０度未満、更に好ましくは２０度未満の範囲を占める。このようにすることで、構造を単純にし、コネクタエレメントおよびコネクタ全体の製造コストを下げることができる。また、コネクタの構造を、接続しやすく、着脱回数が多くても耐えられるようなものにすることもできる。

また、コンポーネントは導電性エレメントを更に有してもよい。好ましくは、導電性エレメントは、本発明の一態様に係る導電性の信号エレメント（１２）領域または導電性のシールドエレメント（１２）領域の一部をなし、その量は、全導電性エレメントの少なくとも５０％であり、７５％を超えるのが好ましく、９０％を超えるのがより好ましく、すべて（１００％）であるのが最も好ましい。このようなコンポーネントは、本発明の実施態様の利点を特によく活かすことができる。更に、コンポーネントは流体導電性エレメントなどの他のエレメントを有してもよい。

本発明の好ましい実施の形態によれば、少なくとも１つの信号エレメントとそれに対応するシールドエレメント、好ましくは全信号エレメントとそれに対応するシールドエレメントは、２５Ω、より好ましくは３５Ωを超える波動インピーダンス（wave impedance）を有するように設計、配置される。少なくとも１つの信号エレメントとそれに対応するシールドエレメント、好ましくは全信号エレメントとそれに対応するシールドエレメントは、１５０Ω未満、より好ましくは１３０Ω未満の波動インピーダンスを有するように設計、配置される。本発明のある実施の形態によれば、少なくとも１つの信号エレメントとそれに対応するシールドエレメント、好ましくは全信号エレメントとそれに対応するシールドエレメントは、３７Ω〜６３Ω、好ましくは４５Ω〜５５Ωの波動インピーダンスを有するように設計、配置される。本発明のある実施の形態によれば、少なくとも１つの信号エレメントとそれに対応するシールドエレメント、好ましくは全信号エレメントとそれに対応するシールドエレメントは、５６Ω〜９４Ω、好ましくは６７Ω〜８３Ωの波動インピーダンスを有するように設計、配置される。本発明のある実施の形態によれば、少なくとも１つの信号エレメントとそれに対応するシールドエレメント、好ましくは全信号エレメントとそれに対応するシールドエレメントは、７５Ω〜１２５Ω、好ましくは９０Ω〜１１０Ωの波動インピーダンス有するように設計、配置される。

信号エレメントと対応するシールドエレメントとの間の距離は、０．５ｍｍを超えるのが好ましく、１ｍｍを超えるのがより好ましい。信号エレメントと対応するシールドエレメントとの間の距離は、５ｍｍ未満であるのが好ましく、３ｍｍ未満であるのがより好ましい。隣接するシールドエレメント同士の間の距離は、１ｍｍを超えるのが好ましく、２ｍｍを超えるのがより好ましい。隣接するシールドエレメント同士の間の距離は、８ｍｍ未満が好ましく、４ｍｍ未満であるのがより好ましい。同様に、隣接する信号エレメント同士の間の距離は、１ｍｍを超えるのが好ましく、２ｍｍを超えるのがより好ましい。隣接する信号エレメント同士の間の距離は、８ｍｍ未満が好ましく、４ｍｍ未満であるのがより好ましい。

本発明の実施態様に係る好ましいコンポーネントにおいて、信号エレメントおよび／またはシールドエレメントは、例えば中実または中空の筒状ピンである。

本実施の態様の好ましいコンポーネントは、１０ＭＨｚを超える周波数、好ましくは５０ＭＨｚを超える周波数、より好ましくは１００ＭＨｚを超える周波数の電気信号の伝送に適用される。このような周波数を有する信号は、本発明の実施態様に係るシールドによって生じる効果を特に充分に受けることができる。また、本実施の態様の好ましいコンポーネントは、１５００ＭＨｚ未満の周波数、好ましくは１０００ＭＨｚ未満の周波数、より好ましくは５００ＭＨｚ未満の周波数の電気信号の伝送に適用される。本発明の態様に係るシールドは、これらの周波数より低い信号に対して特に有効である。

プラグおよびソケットを有する電気コネクタであって、そのプラグおよび／またはソケットが本発明の一態様に係るものである電気コネクタによっても、本発明の目的が達成される。好ましい電気コネクタでは、少なくともプラグとソケットのいずれかがカウンターエレメントを有し、カウンターエレメントが信号エレメントと接続、好ましくは接触して信号伝送を行う。この際、バネにより付勢することで、確実に接触させるのが好ましい。

更に、少なくとも１つのシールドエレメントに対し、そこに接続、好ましくは接触するカウンターエレメントが設けられる。本実施の形態により得られる利点の一つは、カウンターエレメントと接触することにより、シールドエレメントがグランド電位となる（接地される）点である。各信号エレメントに対して、カウンターエレメントと接するグランドエレメントを少なくとも１つ配するのが好ましい。この場合、他のシールドエレメントはシールドエレメント同士を電気的に相互接続することにより接地される。更に、電気コネクタは、プラグおよび／またはソケットがハウシングを有し、１以上のシールドエレメントがハウジングに電気的に接続されているのが好ましい。本発明の一態様に係るソケットは、接地されているハウジング内に備えることができ、その場合、シールドエレメントはハウジングに接触することで同時に接地されることになる。プラグは、ハンドヘルド装置など、それ自体は接地されていない装置の一部でよく、その場合、プラグのシールドエレメントをソケットのシールドに接触させて、接地させる必要がある。当然ながら、プラグとソケットの役割を逆にすることも出来る。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

［発明の好適な実施形態の詳細な説明］
図中、本発明の種々の実施形態において、同一または互いに対応する部分には、同一の符号を付してある。図１は、本発明の一実施態様に係るプラグにおける筒状コンタクトピンの配置を示す図であり、コンタクトピンをその延伸方向から垂直に見た図である。すなわち、図１にはピンの端部が示されている。本発明の一実施形態に係るソケット内のスリーブにも、同様の配置が為されている。以下の記載においてピンに言及した場合には、ソケット内のスリーブについても適用できるものとする。

プラグはＲＦ（radio-frequency）信号を伝送する。こうした信号は遮蔽される必要がある。そのために、シールドエレメントとして、２０本のグランドピン１０を５本ずつ４列に配置する。「グランドピン」の語は、動作中、ピンがグランド電位となり得る（接地され得る）ことを示す。ここで、第１列の第１グランドピンを１０−１−１とし、第１列の第２グランドピンを１０−１−２とする。同様に、第２列の第１ピンを１０−２−１、等とする。グランドピン１０の間に、信号エレメントとして信号伝送ピンを配置する。信号伝送ピン１２は、各グランドピン１０の群と群との間にそれぞれ配置される。その結果、グランドピンの列より信号送信ピン１２の列の方が１列少なくなる。すなわち、信号伝送ピンは３列に配される。１列当りの信号伝送ピン１２の数は、１列当りのグランドピンの数より１本少ない。すなわち、１列につき４本の信号伝送ピン１２が配置される。ここで、信号伝送ピンには、グランドピンと同じ要領で符号を付す。ハウジング１４は配置されたピン全体を囲み、接地される。グランドピン１０はハウジング１４（図示しない）に接続されていてもよい。

信号伝送ピン１２がグランドピンの内側に配置されているため、各信号伝送ピン１２は、いくつかのグランドピンに囲まれていることになる。信号伝送ピン１２−３−１と１２−３−２の組に注目すると、２本のグランドピン１０−３−２および１０−４−２が共に、ピン１２−３−１を介して伝送される信号とピン１２−３−２を介して伝送される信号とを遮蔽している。信号伝送ピン１２−３−１とグランドピン１０−３−２との間の距離ｄ_１は、２本の信号伝送ピン１２−３−１と１２−３−２との間の距離ｄ_３より短い。同様に、信号伝送ピン１２−３−２とグランドピン１０−３−２との間の距離ｄ_２は、ｄ_３より短い。好ましい実施の形態において、信号伝送ピン（例えば１２−３−１）は、４本のグランドピン（１０−３−１、１０−３−２、１０−４−１、１０−４−２）の中央にあり、ｄ_１＝ｄ_２となる。４本のグランドピンは、一辺の長さがｄ_３の正方形の頂点に位置することとなる。本実施の形態において、ｄ_３は２．９５ｍｍである。これらの４本のグランドピンが信号伝送ピンを取り囲んで遮蔽する。

第２列の信号伝送ピン１２−２−４について図示するように、角度αだけ離れてグランドピン１０−２−５および１０−３−５があり、角度αは１８０度未満であり、好ましくは１２０度未満である。同じことが、信号伝送ピンまわりの角度αのどの弧にも当てはまる。すなわち、この扇形をピン１２−２−４の中心を軸に回転させてもよい。同じことが全ての信号伝送ピン１２に当てはまる。更に、各信号伝送ピン１２について、各シールドピン１０が信号伝送ピン１２からみて角度βの範囲に広がっている。角度βは２０度未満である。

本実施の形態の一例はプラグであり、全てのピン１０、１２は銅製である。ピンが配置される絶縁体１６は、例えばPBT Ultradur B4450等の樹脂製品から出来ており、その比誘電率は３．９、誘電正接（dielectric loss tangent）は０．０１３７、バルク電気伝導率は１．７５×１０^-1６ジーメンス／メートルである。１つ或いは隣接する２つの電気コンタクト１２とシールド１０の波動インピーダンス（wave impedance）は、４９．５Ωと５０．５Ωとの間であり、５０Ωに近いほど良い。

一例として、図１に示すようなプラグやソケットは、医療分野における医用撮像装置や放射線装置に適用できる。例えば、異なる磁気共鳴コイル（ＭＲコイル）など、いくつかの撮像機器を、ある特定のベース装置に接続したい場合がある。通常、ＭＲコイルは使用時に手に持つことができる（handheld）。各ＭＲコイルは１台の同じベース装置に接続され得る。ベース装置は、図１に示す配置を有するソケットを備え、ソケットのシールドピンはベース装置のハウジングを介して接地される。各ＭＲコイルは図１に示す配置を有するプラグを備える。ＭＲコイルは使用時の可搬性（handheld）のため、プラグのシールドピンはベース装置のハウジングを介して接地される。この配置によって、プラグをソケットから素早く切り離し取り外すことができ、同じ装置に別のエレメントを素早く接続することができる。また、この配置により、コンポーネントが多数回にわたる着脱に耐えられるようになる。

図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るプラグの別の例を示す。図２（ａ）〜（ｃ）から分かるように、信号伝送ピン１２およびグランドピン１０の配置は図１に示す配置と似ているが、グランドピン１０は３列だけであり、それらが２列の信号伝送ピン１２によって区切られている。グランドピン１０の総数は１５本、信号伝送ピン１２の総数は８本である。図２（ｂ），（ｃ）から分かるように、全てピンは筒状のピンであり、長さはどれも同じである。ピンは並行に配置され、絶縁体１６を突き抜け、絶縁体１６にしっかりと固定されている。各ピンの両端は、絶縁体１６の両側へ突出している。

ピンの一方の端部２０はプリント回路基板（図示せず）、好ましくはフレキシブルプリント回路基板或いはセミフレキシブルプリント回路基板、の配線に接続され、通常ははんだ付けされる。基板の配線によって全グランドピン１０が互いに接続されるので、プラグが使用されるときに全グランドピン１０は確実に同じ電位となる。典型的には、ケーブルのリード線を基板の配線にはんだ付けすることによって、基盤配線は、プラグに接続されるケーブルのリード線をグランドピン１０および信号ピン１２に接続してもよい。ピンの他方の端部２２は、プラグに対応するソケットのスリーブに導入できるように配置され、ピンとスリーブとの間に電気的接続を確立する。

図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るプラグの更に別の例を示す。信号伝送ピン１２およびグランドピン１０の配置は図２（ａ）〜（ｃ）のプラグと同じである。すなわち、３列のグランドピン１０が２列の信号伝送ピン１２によって区切られている。図３（ｂ）および（ｃ）に最も分かりやすく示されているが、全てのピンは筒状のピンである。ピンは並行に配置され、絶縁体１６を突き抜け、絶縁体１６にしっかりと固定されている。各ピンの両端は、絶縁体１６の両側へ突出している。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すプラグと同様に、ピンの一方の端部２０はプリント回路基板（図示せず）、好ましくはフレキシブルプリント回路基板或いはセミフレキシブルプリント回路基板、の配線に接続され、典型的にははんだ付けされる。基板の配線によって全グランドピン１０が互いに接続されるので、プラグが使用されるときに全グランドピン１０は確実に同じ電位となる。また、典型的には、プラグに接続されたケーブルのリード線を基板の配線にはんだ付けすることによって、基盤配線は、グランドピン１０および信号ピン１２をケーブルのリード線に接続してもよい。ピンの他方の端部は、プラグに対応するソケットのスリーブに導入できるように配置される。しかし、図２（ａ）〜（ｃ）に示すプラグとは違い、図３（ａ）〜（ｃ）に示すプラグではピンの長さが異なる。外側の２列のグランドピン２４は、他のピン２２より短い。長いピン２２は、ソケットのスリーブとの間に電気的接続を確立するのに適した長さを有する。一方、短いピン２４は対応するスリーブ２４′に接触せず、回路基板の配線を介して他の長いグランドピンに接続されることで、接地される。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すプラグと接続可能な、本発明の一実施形態に係るソケットの例を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。信号エレメントとしての信号伝送スリーブ１２′およびシールドエレメントとしてのグランドスリーブ１０′の配置は、図３（ａ）〜（ｃ）に示したピンの配置に対応している。すなわち、３列のグランドスリーブ１０′が２列の信号伝送スリーブ１２′によって区切られている。図４（ｂ）および（ｃ）に最も分かりやすく示されているが、全てのスリーブは上側の開口中空部と下側の中実部２６とを有する筒状をなす。各スリーブは互いに並行に配置され、絶縁体１６′を突き抜け、絶縁体１６′にしっかりと固定されている。各スリーブの中実部端２０′側は絶縁体１６′の一方の側へ突出している。絶縁体１６′の他方の側からは、絶縁体１６′に設けられた開口を通じてスリーブの中空部にアクセスできる。

ソケットのスリーブの中実部端２０′はプリント回路基板（図示せず）、好ましくはフレキシブルプリント回路基板或いはセミフレキシブルプリント回路基板、の配線に接続され、典型的にははんだ付けされる。基板の配線によって全グランドスリーブ１０′が互いに接続されるので、ソケットが使用されるときに全グランドスリーブ１０′は確実に同じ電位となる。また、典型的には、ソケットに接続されたケーブルのリード線を基板の配線にはんだ付けすることによって、基盤配線が、グランドスリーブ１０′および信号スリーブ１２′をケーブルのリード線に接続する。スリーブの他方側端部は、ソケットに対応するプラグのピンが各々対応するスリーブに導入できるように配置される。

図４（ｂ）に示すように、外側の２列のグランドスリーブを除くすべてのスリーブ２４′は、それぞれ１以上のスロット、典型的には等間隔に配された２または４のスロットを有している。各スロットは、スリーブの長手方向へ、スリーブの開口端部からスリーブの中空部の約３分の２の位置に至るように形成される。これにより、舌片２８が形成され、対応するピンがスリーブ内に導入された際に、舌片２８はピンと弾性的に接触し、電気的な接続を確立する。図４（ｂ）に示すように、弛緩状態では、舌片２８は内側へやや曲がった状態にある。一方で、外側２列のグランドスリーブ２４′にはスロットはなく、従って弾性舌片もない。これは、外側２列のグランドスリーブ２４′は対応するグランドピン２４と接触せず、回路基板の配線を介して他のスロットを有するグランドに接続されることで、接地されるからである。

本発明の実施の形態によれば、５，０００回以上、好ましくは２０，０００回以上、より好ましくは５０，０００回以上、最も好ましくは１００，０００回以上の接続と取外しに耐えられるコネクタを提供することができる。

Claims (14)

1. 互いに絶縁される導電性信号エレメント（１２）の領域と、
   互いに電気的に相互接続される導電性シールドエレメント（１０）の領域と、
   を含む電気コネクタのコンポーネントであって、
   各信号エレメント（１２）に対し、信号エレメントから１６０度を超える角度（α）に亘る円弧上に、少なくとも１つのシールドエレメント（１０）が配置され、該シールドエレメント（１０）は信号エレメント（１２）の領域内の他の信号エレメントよりも該信号エレメント（１２）に近く配置され、各シールドエレメントは該信号エレメント（１２）からみて１６０度未満の角度（β）の範囲を占めており、当該シールドエレメント（１０）の数が信号エレメント（１２）の数の３倍以下であるコンポーネント。
2. 請求項１記載のコンポーネントであって、
   シールドエレメントの、対応する信号エレメントを有する電気コネクタのコンポーネントが接続する方向の延出部の長さは、その対応する全信号エレメントの延出部の長さの少なくとも２５％である。
3. コンポーネントが電気コネクタのプラグまたはソケットである、請求項１または２に記載のコンポーネント。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のコンポーネントであって、
   該コンポーネントはプラグと該プラグに接続するソケットを有し、
   少なくとも１つの第１導電性エレメント（１２）および／または少なくとも１つの第２導電性エレメント（１０）がプラグに配置されており、
   少なくとも１つの第１導電性エレメント（１２）および／または少なくとも１つの第２導電性エレメント（１０）がソケットに配置されているコンポーネント。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のコンポーネントであって、
   シールドエレメント（１０）の数は信号エレメント（１２）の数の３倍未満である。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のコンポーネントであって、
   コンポーネントはシールドエレメントの列と少なくとも一列の信号エレメントの列とを交互に有する。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のコンポーネントであって、
   各信号エレメント（１２）に対し、少なくとも３つのシールドエレメント（１０）が信号エレメント（１２）の領域内の他の信号エレメントよりも該信号エレメント（１２）に近く配置される。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のコンポーネントであって、
   各信号エレメント（１２）に対し、信号エレメントから１２０度を超える角度（α）に亘る円弧上に、少なくとも１つのシールドエレメント（１０）が配置され、該シールドエレメント（１０）は信号エレメント（１２）の領域内の他の信号エレメントよりも該信号エレメント（１２）に近く配置される。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のコンポーネントであって、
   各信号エレメント（１２）に対し、シールドエレメント（１０）は信号エレメント（１２）の領域内の他の信号エレメントよりも該信号エレメント（１２）に近く配置され、各シールドエレメント（１０）は該信号エレメント（１２）からみて１００度未満の角度（β）の範囲を占める。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のコンポーネントであって、
    コンポーネントの導電性エレメントのうち、導電性信号エレメント（１２）の領域または導電性シールドエレメント（１２）の領域の一部をなす導電性エレメント量は、少なくとも５０％である。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のコンポーネントであって、
    少なくとも１つの信号エレメント（１２）とそれに対応するシールドエレメント（１０）は、２５Ωから１５０Ωの波動インピーダンスを有するように設計され、配置されてなる。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のコンポーネントであって、
    信号エレメントおよび／またはシールドエレメントは筒状ピンである。
13. プラグおよびソケットを有する電気コネクタであって、
    該プラグおよび／またはソケットは請求項１から１２のいずれか一項に記載のコンポーネントによるプラグおよび／またはソケットである。
14. 請求項１３に記載の電気コネクタであって、
    前記プラグおよび前記ソケットの少なくとも１つが、付勢されたカウンターコンタクトと接する電気的な接点（１０、１２）を有する。
    
    

Images